Hoe werkt een Sabre-motor?

André Kesseler

2015-02-20 09:00:37

Harry Habets mailt: “Zojuist las ik een artikel over de Britse Sabre-motor en ik zou wel eens in KIJK uitgelegd willen hebben hoe dat dan werkt met die supersnelle koeling, en de mogelijkheden voor directe ruimtevaart.”

Bij het Britse Reaction Engines werken ze nu al tien jaar aan een soort hybride-motor; een kruising tussen een jet en een raket. Ze noemen die een Synergistic Air-Breathing Rocket Engine, kortweg Sabre. Deze zuigt buitenlucht aan die wordt gemengd met vloeibare waterstof en verder samengeperst, waardoor het mengsel vanzelf ontbrandt. De hete straal stuwt het ruimtetoestel voort.

Dat klinkt eenvoudig genoeg, maar dat is het niet. Om voldoende vermogen te kunnen produceren, moet de lucht namelijk met een extreem hoge druk van 140 atmosfeer in de verbrandingskamer worden geperst. Maar daarbij lopen de temperaturen zo hoog op dat geen enkel bestaand materiaal daartegen bestand zou zijn. En dus bedacht Reaction Engines een pre-cooler/warmtewisselaar. Dit is een gesloten systeem waarbij helium, dat zelf wordt gekoeld met de vloeibare brandstof aan boord, de superhete lucht voorin de motor in een honderdste seconde koelt tot -150 graden Celsius. Daardoor kan een vrij normaal compressiesysteem (vergelijkbaar met die in gewone straalmotoren) verderop in de motor het mengsel tot de benodigde druk samenpersen.

unknownAls het toestel, bijvoorbeeld de Skylon (zie foto), ruim vijf keer de geluidsnelheid bereikt (Mach 5,5) en een hoogte van dik 20 kilometer, wordt het aanzuigen van de buitenlucht inefficiënt. Het ruimtevliegtuig heeft dan 20 procent van de benodigde snelheid en zo’n 20 procent van de hoogte. Voor de overige 80 procent schakelen Sabre-motoren dan naar de raketstand, waarbij zuurstof uit de tanks wordt gehaald en het toestel naar Mach 25 (op zeeniveau 31.000 km/u) wordt gestuwd.

Volgens Reaction Engines valt met deze techniek 250.000 kilo gewicht te besparen. De Britse overheid lijkt daar zo veel vertrouwen in te hebben dat het 77 miljoen euro in het project stopte. Daarmee wordt nu een prototype gebouwd en als je de ESA (die ook 9 miljoen euro investeerde) mag geloven, zou een werkend prototype een grote, wereldwijde doorbraak in de lucht- en ruimtevaart betekenen.

Ook een vraag voor de rubriek ‘KIJK antwoordt’? Mail hem naar info@kijkmagazine.nl!

Beeld: Reaction Engines







Podcast KIJK en luister via JUKE



Meer Artikelen